Почему соленая вода плохо замерзает

Почему соленая вода не замерзает

Несмотря на то, что изучением воды люди занимаются на протяжении нескольких столетий, ее свойства до сих пор не изучены. Даже простой вопрос о замерзании воды не имеет однозначного ответа, к примеру соленая вода не замерзает до серьезных отрицательных температур?

Всем известно, что вода замерзает при ноле градусов. Для этого необходимо, чтоб атмосферное давление было равно 760 мм рт. ст. Но так ли это на самом деле? Например, моря и океаны при охлаждении воды до 0С отнюдь не превращаются в ледники.

Объясняется этот феномен довольно просто. Температура замерзания жидкости зависит от многих факторов:

• степени очищения,
• высоты над уровнем моря,
• содержания солей.

Порог замерзания соленой воды находится в прямой зависимости от содержания в ней соли. Чем солонее жидкость, тем более низкая температура требуется для ее замораживания.

При увеличении солености воды до 35 промилле, температура замерзания сдвигается почти на 2С ниже. При образовании морского льда, соль выталкивается кристаллами пресной воды в ячейки незамерзшего раствора. В итоге почти весь рассол, выдавленный из ледяной глыбы, уходит в окружающую воду, при этом кристаллизованная заледеневшая вода почти не содержит соли.

Чтоб морская вода могла замерзнуть, должно соблюдаться одно из двух условий: вода должна находиться близко к поверхности либо чуть ниже должен находиться более соленый слой.

Рыбы давно приспособились к этому необычному свойству воды. Выживание видов рыб в северных морях обеспечивается особыми белками крови, которые препятствуют кристаллизации льда при низких температурах.

Источник

Отвечаем на вопрос: какая вода замерзает скорее — пресная или соленая, и почему?

Пресная и соленая вода – это различные по составу растворы. Их физические свойства различаются. Незначительно, но это влияет на их хозяйственное использование.

Температура замерзания – это одна из ее качественных характеристик. О том, какая вода замерзает быстрее — пресная или соленая, и почему, расскажем в статье.

Какая превратится в лед быстрее?

При одинаковых внешних факторах скорость кристаллизации пресной воды будет выше, чем соленой. При резком охлаждении молекулы воды начинают сцепляться друг с другом, и формируется осколок льда.

Скорость образования льда из питьевой воды при -43°С составляет одну миллионную секунды (0,000001 с). В нормальных условиях кристаллизация пресной воды начинается при 0°С.

Поэтому скорость образования льда в природе, исходя из исследований американских ученых, составляет 2,32 секунды.

Соленая вода не имеет четко установленной температуры замерзания. Этот показатель зависит от концентрации растворенных веществ.

Рассчитать показатели, при которых начинается образование льда можно по формуле:

Результат всегда будет ниже 0 градусов. Кроме этого, механизм образования льда такого раствора отличается от процессов, проходящих в питьевой воде.

Сравнительные показатели

Наличие примесей существенно влияет на физические свойства вещества:

• Изменяется плотность,
• температурные режимы,
• поведение при переходах из одного агрегатного состояния в другое.

Температура замерзания

Минерализация питьевой воды составляет 0,1%, поэтому температура замерзания 0 градусов Цельсия. Концентрация минеральных добавок в соленой воде варьируется. Температуру замерзания рассчитывают по формуле t3 = -0,0545*S, то есть изменение происходит на -0,54°С на каждые 10 промилле солености.

Например, при минерализации раствора равной 24,7 промилле (морская вода) показатель равен -1,33°С. В Мертвом море насыщенность минеральными добавками достигает 350 промилле. Вода в нем будет кристаллизоваться при -19° Цельсия.

Почему несоленая замерзнет при 0 градусов, а соленая – меньше 0 градусов?

Соленые и пресные воды отличаются по составу. Это 2 различных раствора. Они отличаются по физическим показателям. Поэтому температуры кристаллизации отличаются.

Факторы и их влияние

На начало процесса образования льда в питьевой воде оказывает влияние 2 фактора – процент растворенных минеральных веществ и давление.

Если понизить давление, то процесс кристаллизации замедлится. При изменении показателя на 1 атмосферу температура повышается на 0,01°C.

Факторы, влияющие на температуру образования льда из соленой воды:

• концентрация минеральных веществ;
• внешние условия – погода, наличие ветра, лабораторные условия или естественная среда.

Как происходит кристаллизация в различных растворах?

Процесс кристаллизации жидкости отличается в зависимости от степени ее минерализации:

Пресная – после образования начального кристалла льда начинается хаотическое изменение ее агрегатного состояния. Могут сформироваться шестиугольный и кубический лед.

Они состоят из гексаэдров с атомами кислорода в вершине, но относительное расположение колец отличается. Кубический лед встречается на высоте несколько тысяч метров

Соленая – при достижении температуры замерзания образуются ледяные иглы. Часть минеральных веществ остается в образующихся кристаллических структурах. Минерализация такого льда в 4 раза меньше исходного раствора.

Дальнейший процесс зависит от внешних факторов. Соленая вода замерзает, начиная от края емкости, в центре образуется непрозрачный стержень. В нем содержится большая часть минеральных добавок. Эта часть замерзает последней.

Если процесс идет в естественных условиях, то верхняя охлажденная часть будет опускаться вниз. На поверхность поднимаются теплые потоки.

Видео по теме статьи

Какая вода замерзнет быстрее — соленая или пресная, видео-эксперимент:

Заключение

Сравнивать скорость замерзания пресной и соленой воды некорректно. Так как это разные растворы с различными физическими характеристиками.

В одинаковых условиях лед в емкости с первой образуется раньше, чем в пробирке со второй. Ведь их способы и механизмы кристаллизации различны, как и плотность растворов.

Источник

Правда ли, что лед из морской воды пресный?

Большие территории морей и океанов покрываются льдом с наступлением холодов. Более того, на полюсах Земли огромные ледники можно наблюдать круглый год. Лед образуется из соленой морской воды, но обладает ли он такими же свойствами, как и тот, что сформировался из пресной? И будет ли он таким же соленым?

Свойства морского льда

Из-за наличия соли морская вода начинает замерзать при температуре от -2,3 до -1,8 градусов Цельсия. Образованный лед называется “ниласом” и является более пластичным, чем из пресной жидкости. Он также обладает пористой структурой, ухудшающей его механические свойства.

Морской лед обладает теплопроводностью, которая в пять раз меньше, чем у жидкости. Однако на разных участках этот параметр отличается. Это связано с пористостью и имеющейся солью. Чем больше воздушных пузырьков и рассола осталось внутри льда, тем меньше его теплопроводность.

Глыбы льда на воде

На планете есть участки, где морской лед присутствует круглогодично: Арктика, северные области Ледовитого океана, моря Уэдделла, Амундсена. В некоторых местах Земли поверхность воды замерзает лишь в период холодов: Азовское, Балтийское, Каспийское, Охотское моря. Также есть территории, где присутствуют дрейфующие льды, приплывающие по течению: море Гренландии, области Южного океана, где имеются айсберги.

Является ли лед из морской воды пресным?

На самом деле, лед из морской воды не является пресным, но уровень содержания соли в нем гораздо ниже, чем в жидкости, из которой он появился. Когда температура падает, плотность воды начинает увеличиваться. И в определенный момент она замерзает. В течение этого процесса внутри жидкости образуются области с разной соленостью.

Те участки, где уровень соли выше, постепенно стекают вниз. Более пресные остаются наверху и превращаются в корку. Можно предположить, что вода под твердеющей поверхностью буквально вымывает из нее соляной рассол. У новообразованного льда количество соли примерно в три раза меньше, чем у морской воды и составляет 3-8 (колеблется от 0 до 15) промилле.

Морской лед является не таким соленым, как вода. В процессе замерзания соленый рассол стекает вниз мимо затвердевших кристаллов пресной жидкости. Из-за этого содержание соли во льду в три раза меньше, чем в воде.

Если Вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Источник

Замерзают ли моря с приходом зимы? (2 фото)

С приходом зимы и морозов большинство озер, прудов и даже рек покрывается до весны плотной ледяной коркой. А почему море не замерзает зимой, и так ли это на самом деле?

Факторы, влияющие на процесс замерзания морской воды

В отличие от пресной, морская вода содержит много соли. Именно от этого компонента зависит температура, при которой она замерзнет: чем выше концентрация соли, тем ниже должна быть температура. Процесс замерзания морской воды отличается своей спецификой. Сперва образуются первичные ледяные кристаллики, напоминающие по внешнему виду тончайшие иглы. Соли в их составе нет. Она выдавливается из кристаллов. Соответственно, уровень концентрации соли в самой воде значительно повышается, и она не замерзает.

Масса, состоящая из ледяных иголок, может довольно долго дрейфовать по поверхности моря. Если температура продолжает падать, то на поверхности воды может начать образовываться ледяная корка с прозрачной гладкой поверхностью, известная как нилас – морской лед. В его составе соль уже есть. Но располагается она хаотично, поскольку при формировании толщи льда иголки захватывают капли морской воды в произвольном порядке, формируя вкрапления.

Уровень содержания соли в ниласе зависит от температуры воздуха, которая держалась при замерзании. Если мороз был небольшим, и ледяной слой формировался медленно, то иглы успевали захватить незначительное количество воды. И соленость льда будет незначительной. В случае с сильным морозом все происходит наоборот. Когда начинается таяние морского льда, он опресняется, поскольку первой из него выходит соль. Так, полярные льды пресные, и при их растапливании полученную воду можно использовать для питья.

Источник

Почему вода превращается в лед не при 0 градусов

Стандартное утверждение о том, что вода замерзает при достижении температуры в 0 градусов Цельсия, на самом деле некий стереотип. Температурных порогов, при которых замерзает вода, существует не так уж мало, и зависят они от разных свойств воды и окружающей обстановки. К примеру, чистая вода может даже замерзнуть при -42°С, в зависимости от условий, в которых она охлаждается.

Почему так происходит

Для формирования кристаллов льда могут использоваться различные частицы и дефекты тары

Чтобы кристаллы льда сформировались, необходима основа, а ею могут стать различные вещества и мелкие тела, например, пылевые частицы. А ожидать, что чистая вода замерзнет, согласно распространенному мнению, при нулевой температуре, не стоит. Ядрами кристаллизации, как известно из курса физики, могут выступать растворенные в воде минеральные и органические частицы, но и не только они.

Кристаллизация может «выбрать» в качестве основы различные дефекты тары, в которой вода в этот момент находится, такие как сколы и трещины, а также воздушные пузырьки. Кстати, так как у горячей воды число ядер кристаллизации больше, то и замерзает она быстрее, чем холодная. Этот интересный факт известен любому старшекласснику. Если сосуд чист, и сама вода тоже, то она может какое-то время при отрицательной температуре находиться в обычном жидком состоянии. Но оно считается неустойчивым, потому что стоит появиться какой-либо посторонней частице, например, пылинке, как вокруг нее немедленно начнет образовываться ледяной кристалл, и вся остальная вода вокруг тоже становится льдом.

Источник